En aerodinámica , el coeficiente de arrastre de elevación cero es un parámetro adimensional que relaciona la fuerza de arrastre de sustentación cero de una aeronave con su tamaño, velocidad y altitud de vuelo.
Matemáticamente, el coeficiente de arrastre de elevación cero se define como, dónde es el coeficiente de arrastre total para una potencia, velocidad y altitud determinadas, y es el coeficiente de arrastre inducido por la sustentación en las mismas condiciones. Por lo tanto, el coeficiente de resistencia aerodinámica de elevación cero refleja la resistencia parásita, lo que lo hace muy útil para comprender cuán "limpia" o aerodinámica es la aerodinámica de una aeronave. Por ejemplo, un biplano Sopwith Camel de la Primera Guerra Mundial que tenía muchos cables y puntales de refuerzo, así como un tren de aterrizaje fijo, tenía un coeficiente de arrastre de elevación cero de aproximadamente 0.0378. Comparar unvalor de 0.0161 para el P-51 Mustang aerodinámico de la Segunda Guerra Mundial [1] que se compara muy favorablemente incluso con los mejores aviones modernos.
El arrastre en elevación cero se puede conceptualizar más fácilmente como el área de arrastre () que es simplemente el producto del coeficiente de arrastre de sustentación cero y el área del ala de la aeronave ( dónde es el área del ala). El arrastre parasitario experimentado por una aeronave con un área de arrastre dada es aproximadamente igual al arrastre de un disco cuadrado plano con la misma área que se mantiene perpendicular a la dirección de vuelo. El Sopwith Camel tiene un área de arrastre de 8,73 pies cuadrados (0,811 m 2 ), en comparación con los 3,80 pies cuadrados (0,353 m 2 ) del P-51 Mustang. Ambos aviones tienen un área de ala similar, lo que nuevamente refleja la aerodinámica superior del Mustang a pesar de su tamaño mucho mayor. [1] En otra comparación con el Camel, un avión muy grande pero aerodinámico como el Lockheed Constellation tiene un coeficiente de arrastre de elevación cero considerablemente más pequeño (0.0211 frente a 0.0378) a pesar de tener un área de arrastre mucho más grande (34.82 pies 2 frente a .8,73 pies 2 ).
Además, la velocidad máxima de una aeronave es proporcional a la raíz cúbica de la relación entre la potencia y el área de arrastre, es decir:
- . [1]
Estimación de la resistencia aerodinámica de elevación cero [1]
Como se menciono anteriormente, .
El coeficiente de arrastre total se puede estimar como:
- ,
dónde es la eficiencia de propulsión , P es la potencia del motor en caballos de fuerza ,densidad del aire al nivel del mar en babosas / pie cúbico,es la relación de densidad atmosférica para una altitud diferente al nivel del mar, S es el área del ala de la aeronave en pies cuadrados y V es la velocidad de la aeronave en millas por hora. Sustituyendo 0,002378 por, la ecuación se simplifica a:
- .
El coeficiente de arrastre inducido se puede estimar como:
- ,
dónde es el coeficiente de elevación , A es la relación de aspecto y es el factor de eficiencia de la aeronave.
Sustituyendo da:
- ,
donde W / S es la carga alar en lb / ft 2 .
Referencias
- ^ a b c d Loftin, LK Jr. "Búsqueda de rendimiento: la evolución de los aviones modernos. NASA SP-468" . Consultado el 22 de abril de 2006 .